電能質(zhì)量分析儀的原理及在路燈施工中的應(yīng)用

任軍軍，征 汶，陳忠軍，秦大為

（1.鎮(zhèn)江市路燈管理處，江蘇 鎮(zhèn)江212000；2.鹽城師范學(xué)院 電光源檢測技術(shù)研究所，江蘇鹽城224000）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在路燈施工中非線性元件的使用越來越多，造成電力系統(tǒng)的負載不再以線性方式消耗電流，產(chǎn)生明顯的畸變，容易出現(xiàn)質(zhì)量問題。電能質(zhì)量分析儀可以有效檢測路燈運行過程中的電能質(zhì)量，可測量電壓、電流、頻率、諧波等參數(shù)，有效預(yù)警，防范安全事故的發(fā)生，從而提高路燈使用的安全性和使用壽命，是電氣安全檢查中的重要工具。

1 電能質(zhì)量分析儀工作原理

依據(jù)數(shù)字采樣得到電壓、電流，根據(jù)各電量的計算公式，進行相應(yīng)的乘方、開方和積分運算，求得各電量的數(shù)值。測量電壓、電流值，功率和電能值根據(jù)瞬時功率積分得到，也有準確的對應(yīng)關(guān)系。

利用數(shù)學(xué)模型和高精度的數(shù)據(jù)，測試儀可在被測電壓電流處于四象限任意范圍情況下正確地測量電壓、電流、功率、電能。

1.1 電參數(shù)測量計算公式

1）電壓計算公式

2）電流計算公式

3）功率計算公式

4）電能測量的計算公式

5）電能表誤差校驗的計算公式

式中：E為被校驗電能表實測電能，EO為實測電能。

1.2 儀器的信號采集與處理

通過傳感器采集低壓交流系統(tǒng)的電壓、電流信號，并通過電子技術(shù)對其精度進行補償。由多通道AD轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。對電壓電流的數(shù)字信號進行數(shù)學(xué)運算，求得各被測電量參數(shù)。儀器通過傳感器采集被測電能表的計量信號，與儀器測量的電能值進行比較，顯示被測電能表的計量誤差。儀器系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)原理圖

2 典型儀器介紹

2.1 儀器名稱

臺灣泰仕TES－3600三相電能質(zhì)量分析儀如圖2所示。

圖2 儀器實物圖

2.2 技術(shù)參數(shù)

1）交流電壓測量。檔位：600.0 V；測量方式：真有效值；準確性：±0.5%讀值±10位（＞30 V）；輸入阻抗：2 MΩ。

2）交流電流測量。檔位：250 A、500 A、1 000 A；測量方式：真有效值；準確性：±0.5%讀值±10位＋夾式電流感應(yīng)器規(guī)格。

3）有效功率瓦特測量。檔位：600.0 kW；準確性：±0.5%讀值±10位＋夾式電流感應(yīng)器規(guī)格；功率因素影響：±0.1%讀值。

4）功率因子測量。檔位：－1.000（lead）至0.000至＋1.000（lag）；準確性：±1位（依據(jù)測量值計算）；極性顯示：電流落后電壓無顯示，電流領(lǐng)前電壓顯示“－”。

5）諧波測量。最大諧波分析次數(shù)為64次；諧波電壓含有率測量誤差≤0.1%；諧波電流含有率測量誤差≤0.2%。

3 電能質(zhì)量分析儀的使用方法

3.1 燈具電參量的測量

測量時將儀器黃色接線端Ua和燈具的A相連接、綠色接線端Ub和燈具的B相連接、紅色接線端Uc和燈具的C相連接，鉗形夾具與被測燈具電流的A、B、C三相相連，確認無誤后開始測量，可以直接測量燈具的電壓、電流、頻率及功率。

3.2 燈具電壓諧波測量

將儀器同時接入三相電壓信號，將儀器電壓測試端的黃、綠、紅、黑接口分別與被測燈具的A、B、C、N 4條相線相連。確認無誤后開始測量，在“電壓諧波”測量界面查看測量結(jié)果。通過測量三路電壓參量2～64各次諧波含量的數(shù)值和百分比，判斷被測燈具電壓信號的電能質(zhì)量。接線圖如圖3所示。

圖3 燈具電壓諧波的測量接線圖

3.3 燈具電流諧波測量

在測量燈具電流諧波時，將儀器A、B、C 3只鉗形電流夾具與被測燈具的電流回路A、B、C三相連接，確認無誤后開始測量，在“電流諧波”測量界面查看測量結(jié)果。通過測量的三路電流參量2～64各次諧波含量的數(shù)值和百分比，判斷被測燈具電流信號的電能質(zhì)量。接線圖如圖4所示。

圖4 燈具電流諧波測量接線圖

3.4 注意事項

1）在測量過程中切勿接觸測試線的金屬部分；

2）切勿在電壓和電流過量限的情況下工作；

3）測試時檢查各鉗表是否插入正確的儀器插孔位置；

4）接線時要先接儀器側(cè)再接被測裝置，拆除時要先拆被測裝置再拆儀器側(cè)；

5）測試結(jié)束后及時關(guān)閉電源開關(guān)；

6）平時使用時要注意充電，如果長時間不用也要定期充電，確保電池的壽命。

4 結(jié)論

電能質(zhì)量分析儀具有體積小、測量精度高、測量穩(wěn)定性好、攜帶方便、檢測速度快等優(yōu)點，尤其適合戶外現(xiàn)場測試，對提高路燈安裝過程中的電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率、諧波等電能質(zhì)量參數(shù)的測量精度和測量效率提供了設(shè)備支持。該儀器在電氣設(shè)備維修工作中具有十分廣泛的應(yīng)用。隨著城市道路照明工程安裝和維護管理工作要求的進一步提高，電能質(zhì)量分析儀的用途將會越來越廣。